Зразок роботи
ВСТУП
Лісовий масив віком від 70 років у природному середовищі гірської Рахівщини відіграє не одну важливу екологічно-геологічну роль. Найголовнішими функціями старих лісів та пралісів є водо-затримуюча, водо-регулююча та перерозподіл атмосферних опадів на гірських схилах. Лісовий масив сприяє збереженню ландшафтних комплексів та поверхневих ґрунтів від руйнування. На масштабних лісорубних територіях площею більше 5 га відбувається порушення природної екосистеми та руйнування ландшафтних комплексів. На сьогоднішній день площі старих лісів та пралісів сильно скоротилися, а лісорубні території стали масштабними. Це призвело до зміни фауни і флори, мікроклімату, водних режимів та інших аспектів. Тому на сьогодні важливе питання, яке постало перед усіма нами, – це збереження старих лісів та пралісів на території гірської Рахівщини.
Мета наукової роботи: вивчити та частково дослідити коефіцієнт вбирання дощової води лісовим наметом та їхню роль у запобіганні формуванню негативних водних процесів на гірських схилах.
Об’єкт дослідження: визначити коефіцієнт вбирання дощової води лісовим наметом та його роль у запобіганні формуванню негативних водних явищ на гірських схилах.
За предмет дослідження взято визначити вплив деревних порід, типи зелених мохів та поверхневих ґрунтів у запобіганні формуванню зайвої води на поверхні гірських схилів.
Актуальність роботи: отримані результати досліджень дають можливість краще усвідомити роль лісового масиву для гірської Рахівщини. Зелений ліс є невід’ємною частиною природного середовища та виконує не одну важливу екологічну функцію на гірських схилах. Практичне значення роботи полягає в тому, що отримані матеріали дослідження можна використати для оцінки сучасного екологічного стану природного середовища Мармароського та Чорногірського масивів і розробки власних рекомендацій щодо вдосконалення сучасних технологій відновлення лісів на лісорубних площах.
Методологія базується на визначенні впливу лісового масиву на зменшення зайвої дощової води на поверхні гірського схилу. Для проведення власного експериментального дослідження було враховано наступне: визначення розміру дослідної ділянки, кількість деревних порід за віком та складом, коефіцієнт вбирання дощової води всіма частинами лісового масиву.
Основні завдання:
1. Вивчити роль лісового масиву в природному середовищі гірської Рахівщини.
2. Дослідити вплив лісів на зменшення коефіцієнта зайвої води.
3. Надати необхідні рекомендації щодо збереження лісових масивів на гірських схилах.
Наукова новизна. Детально визначений вплив лісового масиву на зменшення коефіцієнта зайвої дощової води на поверхні гірського схилу; розроблена математична формула для оброблення отриманих даних дослідження; проведений аналіз власного дослідження.
Наукове використання результатів дослідження. Дане наукове дослідження можна запропонувати для застосування в своїй діяльності працівниками лісового господарства та екологами природоохоронних організацій, а також керівникам гуртків.
Наукова робота має теоретичне та експериментально-дослідне спрямування.
Розділ 1
ОСОБЛИВІ ВОДО-РЕГУЛЮЮЧІ ФУНКЦІЇ ЛІСОВОГО МАСИВУ
1.1. Важливі функції лісового масиву в природному середовищі гірської Рахівщини
Мішані та широколистяні лісові масиви віком від 70 років виконують такі основні функції: водо-регулюючу та водозахисну. Це досить складний природний процес, пізнання якого вимагає тривалого вивчення в природному середовищі гірської Рахівщини.
Лісовий масив віком від 100 років на площі 1 га затримує близько 70% дощової та талої снігової води, яку потім віддає природному середовищу. Одне листяне дерево віком 100 років протягом однієї доби випадання помірного дощу вбирає в себе близько 200 л води з площі 5 м², а смерека – у 2-3 рази більше.
Якщо на одному гектарі зростає близько 800 листяних дерев віком більше 100 років, то вони затримають близько 160 000 л води. Це одна з головних функцій лісового масиву в природному середовищі гірської Рахівщини, яку називають водо-затримуючою.
Протягом посушливого періоду лісовий масив рівномірно розподіляє дощову воду в природному середовищі. Одну частину він віддає атмосфері; другу – трав’яній рослинності гірських полів; третю – ґрунтовим шарам; четверту живляться самі. Ця функція називається «перерозподілом атмосферних опадів» (див. мал. 1.1).
Водо-регулююча функція лісового масиву на гірських схилах створює такі позитивні фактори:
- швидко переводить поверхневий водний стік у внутрішньо-ґрунтовий;
- збільшує надходження води до підземних джерел та порожнин;
- підвищує вологість під своїми наметами, яка триватиме до декількох тижнів.
Процес регулювання атмосферних опадів лісовими масивами – одна з найважливіших функцій в природному середовищі гірської Рахівщини. Основну водорегулювальну функцію на гірських схилах виконують: лісовий ґрунт та лісова підстилка.
Верхні генетичні горизонти лісового ґрунту є пронизаними густою мережею кореневих систем, ходами черв’яків та кротовинами (див. мал. 1.2). В період випадання дощів вони наповнюються водою та підвищують рівень між-ґрунтових порожнин.
Досить важливе значення в природному середовищі гірської Рахівщини має лісова підстилка, яка володіє високою акумулюючою дією. Тому під час тривалих дощів багаторічна лісова підстилка крізь себе може пропустити до 30 літрів води на 1 м² протягом 1 години.
Розділ 2
ДОСЛІДНИЦЬКА ЧАСТИНА
ВИЗНАЧЕННЯ РОЛІ ЛІСОВОГО МАСИВУ В РЕГУЛЮВАННІ ДОЩОВОЇ ВОДИ
2.1. Методична робота
Перед проведенням експериментального дослідження на дослідній площі мною було визначено:
1. кількість деревних порід за віком та типом;
2. площа поширення всіх типів зеленого моху;
3. типи ґрунтів та площа їх поширення (див. таблицю 2.1).
Кількість деревних порід, площі поширення зелених мохів та типи ґрунтів
Польове та експериментальне дослідження проводилося 25-26 червня 2024 року. Воно включало наступні пункти: визначення коефіцієнта затримання дощової води лісовим масивом на певній території гірського схилу та перерозподіл в природному середовищі. Експериментальне дослідження проводилося на свіжій лісорубній території для визначення впливу великої кількості зайвої дощової води на формування ерозійних процесів.
В процесі мого експериментального дослідження мною були використані наступні обладнання та матеріали:
1. опадоміри, лінійки для вимірювання глибини ґрунтової ерозії,
2. рулетки для вимірювання довжини ерозії ґрунтів, вологомір для деревини,
3. датчик вимірювання вологості ґрунтів.
Місцем для проведення дослідження обрано урочище Черетів басейн Малого потоку (див. мал. 2.1). Розмір дослідної території – 1 га, експозиція гірського схилу – південно-східний, висота над рівнем моря – 600 м. Тривалість випадання помірно-сильного дощу: 12 годин.
2.2. Дослідження впливу лісового намету в регулюванні дощової води на гірському схилі
Щоб правильно визначити вплив лісового масиву на коефіцієнт затримання дощової води, були встановлені два опадоміри: один – під наметом лісу, інший – на лісорубній ділянці. Для обробки результатів даних мною були створені математичні формули, одна з яких представляю для вашої уваги:
R = D • T • K, де
D – кількість води, яку вбирає деревна порода під час випадання дощу;
T – час, протягом якого випадав сильний дощ;
K – кількість деревних порід, які зростають на певній дослідній площі.
Внаслідок постійної зміни інтенсивності випадання дощу змінювався коефіцієнт надходження води на поверхню гірського схилу. Загальна кількість дощової води становила 54900 л на 1 га протягом 12 годин випадання дощу.
Дослідження впливу деревних порід на зменшення коефіцієнту зайвої води
Перед початком випадання дощу був визначений середній рівень вологості кожного дерева. Максимальна вологість окремих порід дерев становила 56%, а мінімальна – 22%.
Отже, 25 червня, за допомогою вологоміра деревини, було визначено наступне: середній рівень зволоженості дерев становив 35-45%, а середній рівень вологості лісового масиву становив 38% (див. табл. 2.2).
Отже, станом на 25 червня: середній рівень зволоженості дерев становив 35-45%, а середній рівень вологості лісового масиву – 38%.
Щоб визначити, скільки води вбере в себе лісовий масив на площі 1 га, було обрано два десятки дерев, різних за віком та породою. За допомогою вологоміра щогодини визначався рівень збільшення води в середині деревини. Результати моїх досліджень можна побачити в наступному малюнку 2.3.
Отже, на площі 1 га, протягом 12 годин випадання помірно-сильного дощу, 753 штук деревних порід віком 18-120 років увібрали в себе близько 42 699 л води.
Результат дослідження ролі зеленого моху під наметами лісів.
Загальна площа покриття дослідної території різними типами зеленого моху становила 100 м². На дослідній території урочища Черетова поширені такі типи зеленого моху:
- Сфагнумовий лісовий,
- Зозулин лон,
- Гілокомієвий,
- Андреєвий.
Практично кожен тип зеленого моху протягом певного періоду випадання опадів вбирає в себе певну кількість дощової води (див. мал. 2.3).
Найцінніша їхня роль – це водо-регулююча та водозахисна. Мохове покриття вбирає в себе велику кількість дощової води, якою потім живить всю лісову рослинність та молодий підлісок.
Зелені мохи під наметами лісів виконують такі важливі функції:
1. Підтримують водний баланс.
2. Своєю вологістю живлять лісову фауну та флору.
3. Позитивно впливають на розвиток різних видів грибів.
Дослідження ролі ґрунтів на зменшення рівня зайвої дощової води
На дослідній території урочища Черетова переважають такі типи ґрунтів: бурі лісові, сірі лісові, світло-сірі. Максимальна товщина ґрунтових шарів становить 3 м, середня – 2 метри, а мінімальна – 1 м. Під поверхневими ґрунтовими шарами пролягають ущільнені та скельні породи, які місцями займають значні площі по всьому урочищу Черетова.
Станом на 25 червня рівень вологості ґрунтів становив 35-40%, тому коефіцієнт вбирання води становив 45-53%. Чим сухіший ґрунт, тим більше дощової води він вбере в себе. З результатами досліджень та обробленими даними можна ознайомитися в наступній таблиці 2.3.
2.3. Результати дослідження на площі А
При виконанні дослідницької частини мною було взято до уваги найголовніші компоненти старого лісового масиву, які відіграють найважливішу роль у зменшенні коефіцієнта зайвої дощової води на поверхні гірського схилу. Під час проходження будь-якого типу дощу кожна порода дерева, кожен тип зеленого моху та ґрунту затримує в собі значну кількість води. Коефіцієнт вбирання дощової води найголовнішими компонентами старого лісу урочища Черетова можна побачити на окремому малюнку 2.4.
Коефіцієнт зайвої дощової води під наметом старого лісу становив 4027 л на площі 1 га. Накопичення зайвої води під наметом старого лісу почало відбуватися на 7-й годині випадання помірно-сильного дощу. Протягом 5 годин коефіцієнт поступово збільшувався, але не відбувалося формування повеневого водного стоку. Результати наступних досліджень можна дізнатися на окремому малюнку 2.5.
4027 л – це коефіцієнт зайвої дощової води, який сформувався протягом останніх 5 годин помірно-сильної дощової погоди. Така кількість води не вплинула на процес формування водної ерозії та руйнування поверхневого ґрунтового шару. Тому під наметом старого лісу дослідної території урочища Черетова, під час 12 годин випадання дощу, не спостерігався процес формування водної ерозії.
2.4. Результати дослідження на площі Б
Проведені експериментальні дослідження на сусідній лісорубній площі дали зовсім інший результат. Через відсутність лісового масиву та знищення великої кількості лісового підліску коефіцієнт зайвої дощової води був дуже високим (див. мал. 2.6).
Такий фактор спричинив формування водної ерозії та часткового площинного змиву, які вплинули на процес руйнування поверхневого ґрунтового шару на 12-14% від загальної дослідної площі 1 га. З результатами досліджень можна ознайомитися в наступному мал. 2.7.
Отже, процес розвитку водної ерозії спостерігався навіть на свіжій лісорубній площі 1 га, тільки він був слабким. На поверхні гірського схилу спостерігалися сліди невеличких ерозій та часткове розмивання поверхневого ґрунту. Навіть при помірному випаданні дощу, який триває близько 10 годин, на свіжій лісорубній площі відбувається повільний процес руйнування поверхні ґрунту, вимивання корисних мінеральних речовин та зниження його родючості в середньому на 10-15%.
Розділ 3
РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРУБКИ ЛІСІВ НА ГІРСЬКИХ СХИЛАХ ТА ЇХ ВІДНОВЛЕННЯ НА ЛІСО-ЗРУБНИХ ПЛОЩАХ
На основі проведених досліджень можна надати такі рекомендації.
1. Площі вирубок лісів не повинні перевищувати 2 га, краще вирубувати невеличкими куртинами, а на поверхні гірського схилу залишати 10-30 дерев. На лісо-зрубній території, площа якої сягатиме не більше 2 га, не спостерігатиметься процес розвитку водної ерозії та руйнування поверхневого ґрунтового покриву. У разі збільшення лісо-зрубної площі необхідно залишати до 20 дерев/1 га (див. мал. 3.1). Це дасть змогу створити молодий підлісок природним шляхом на поверхні гірського схилу. Коренева система дерев захищатиме від зсуву та руйнування поверхневого ґрунтового пласту.
2. Під час вирубки дерев потрібно берегти молодий підлісок, який виріс природним шляхом від породних дерев. Молодий підлісок, відновлений природним шляхом, створює набагато кращий лісовий масив, ніж методом штучного відновлення. Тому під час валки дерев краще направляти їх в одну сторону. Якщо під наметом у великій кількості поширено молодий підлісок віком 5-10 років, то вирубки дерев краще не проводити. Це дасть змогу створити праліс із багатим видовим складом деревної та трав’яної рослинності. В таких лісах дозволяється проводити тільки тимчасову санітарну вирубку дерев.
3. Свіжі лісорубні площі необхідно відразу засаджувати молодими деревами, дотримуючись необхідних технологій їх відновлення. Тут застосовують такі найважливіші кроки:
- підбір дерев до експозиції гірського схилу та висотного поясу (див. таблицю 3.1);
- відновлення лісового масиву в шахматному порядку, створюючи мішаний тип лісу (див. мал. 3.2).
На висоті від 1000 до 1200 м н. р. м. кількість листяних саджанців потрібно зменшувати та збільшувати кількість хвойних (смереку і ялицю). Листяні дерева в подальшому будуть запобігати змиванню та руйнуванню поверхневого ґрунтового шару дощовими водами. Коренева система дерев буде постійно захищати від формування глибинної водної ерозії.
ВИСНОВКИ
1. Лісовий масив зі всіма своїми частинами вбирає в себе велику кількість води під час випадання різних типів дощів.
2. Процес розвитку водної ерозії та руйнування поверхні ґрунтів найбільш спостерігається на свіжих лісорубних площах від 5 га, віком 1-2 роки.
3. Під наметом старого лісу практично ніколи не спостерігається процес розвитку водної ерозії, а поверхня ґрунтів не зазнає руйнування тимчасовими поверхневими водними потоками.
4. Спостереження та дослідження довели, що лісовий масив зі своїми компонентами увібрав в себе близько 90% дощової води, а 10% — це зайва дощова вода, яка випаровується в повітря та акумулюється листяним покривом.
5. Старі ліси та праліси відіграють надзвичайно важливу роль у регулюванні поверхневого водного стоку та запобігають руйнуванню поверхневих ґрунтів.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
Айзенберг М.М., Каганер М.С. Гідролого-гідрографічна вивченість селевих явищ на Україні // Селеві потоки на території України. М., 2000.
Василевський Г.А. Воднібагатства Карпат. – Ужгород: Карпати, 2003.
Генсірук С. А. "Ліси України" / Наук. тов. ім. Шевченка, Укр ДЛТУ. - Львів, 2002.
Генсірук С. А. "Ліси України" / Наук.тов. ім. Шевченка, Укр ДЛТУ. - Львів, 2002. - 495 с. статус матеріалу: повністю готовий встановлено: 7 травня 2006 року.
Ковальов О.П. Організація гео-простору і стратегія природокористування в умовах дії селе-утворюючих геосистеми у горах. Автореф. дис. докт. геогр. наук. Харків, 2004.
